¿Qué son las estructuras sandwich de materiales compuestos y por qué se utilizan?

A estructura sandwich de material compuesto es una construcción de tres capas: dos revestimientos finos, rígidos y resistentes de material compuesto unidos a un núcleo intermedio de material ligero. El resultado es un panel estructural que alcanza una rigidez y una resistencia a la flexión extremadamente altas con un peso total muy reducido.

Cómo funciona (el principio de la viga en I)

El principio de ingeniería es similar al de una viga en I: la mayor parte de la resistencia a la flexión de una viga procede del material situado lejos del eje neutro (las alas), mientras que el alma simplemente las mantiene separadas. En un panel sándwich, las caras frontales actúan como alas (soportan los esfuerzos de tracción y compresión), mientras que el núcleo actúa como alma (soporta las cargas de cizalladura y mantiene la separación entre las caras).

Materiales del tronco común

Espuma de PVC (por ejemplo, Divinycell): El núcleo marino y eólico más común. Excelente equilibrio entre rigidez, fuerza y resistencia al agua.
Espuma PET: Una alternativa reciclable y rentable a la espuma de PVC con buenas propiedades mecánicas.
Madera de balsa: Material de núcleo natural con una resistencia a la compresión muy elevada. Muy utilizado en palas de aerogeneradores y aplicaciones marinas.
Panal (Nomex o aluminio): Material de núcleo de calidad aeroespacial que proporciona la mayor relación rigidez-peso de cualquier tipo de núcleo.
Espuma sintáctica: Se utiliza en aplicaciones de aguas profundas por su resistencia a la presión hidrostática.

Materiales para la piel

Los revestimientos frontales suelen ser laminados de fibra de vidrio (GFRP) o polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP), infundidos o laminados con resina epoxi o viniléster.

Aplicaciones

Palas de turbinas eólicas, cascos y cubiertas de barcos, paneles interiores de trenes de alta velocidad, paneles laterales de carrocerías de camiones, suelos aeroespaciales y revestimientos arquitectónicos.